Aleo: 隱私保護的區塊鏈革新者

Aleo 是一個致力於隱私保護的區塊鏈項目，通過零知識證明技術（ZKP）實現更高的隱私性和可擴展性。該項目的核心理念是讓用戶能夠在不泄露個人數據的前提下進行身分驗證和數據處理。

本文將介紹 Aleo 的項目概要及最新進展，並對市場關注的 puzzle 算法更新進行詳細解讀。

項目概覽

隱私性

Aleo 的核心是零知識證明（ZKPs）技術，使交易和智能合約的執行能在保持隱私的前提下進行。用戶的交易細節，如發送方和交易金額，默認情況下是隱藏的。這種設計不僅保護了用戶隱私，還允許在必要時進行選擇性披露，非常適合 DeFi 應用的發展。其主要組件包括：

1. Leo 編譯語言：基於 Rust 語言改編，專門用於開發零知識應用（ZKApps），降低了開發者對密碼學知識的要求。

2. snarkVM 和 snarkOS：snarkVM 允許鏈下執行計算，鏈上僅驗證計算結果，從而提升了效率。snarkOS 確保數據和計算的安全，並允許無許可的功能執行。

3. zkCloud：提供安全、私密的鏈下計算環境，支持用戶、組織和 DAO 之間的編程交互。

Aleo 還提供了集成開發環境（IDE）和軟件開發工具包（SDK），支持開發者快速編寫和發布應用。開發者可以在 Aleo 的程序註冊表中部署應用，無需依賴第三方，從而降低了平台風險。

可擴展性

Aleo 採用了 off-chain 的處理方式，交易首先在用戶設備上計算證明，然後僅將驗證結果上傳到區塊鏈。這種方式大大提高了交易的處理速度和系統的可擴展性，避免了網路擁堵和高昂的費用問題。

共識機制

Aleo 引入了 AleoBFT，這是一種混合架構的共識機制，結合了驗證者的即時最終性和證明者的計算能力。AleoBFT 不僅提高了網路的去中心化程度，還增強了性能和安全性。

1. 區塊快速最終性：AleoBFT 確保每個區塊在生成後立即得到確認，提升了節點穩定性和用戶體驗。

2. 去中心化保障：通過將區塊生產與 coinbase 生成分離，驗證者負責生成區塊，證明者進行證明計算，防止少數實體壟斷網路。

3. 激勵機制：驗證者和證明者共享區塊獎勵；鼓勵證明者通過質押代幣成爲驗證者，從而提升網路的去中心化程度和計算能力。

Aleo 允許開發者創建不受 gas 限制的應用程序，因此尤其適用於機器學習等需要長時間運行的應用。

最新進展

Aleo 將於 7月1日啓動激勵測試網，以下是一些重要的最新信息：

1. ARC-100 投票通過：ARC-100（"Aleo 開發人員和運營商的合規最佳實踐"提案，涉及合規方面、Aleo 網路上資金的鎖定和延時到帳等安全措施）的投票已經結束，並獲得通過。團隊正在進行最終的調整。

2. 驗證者激勵計劃：該計劃將於 7 月 1 日啓動，旨在驗證新的 puzzle 機制。計劃將運行至 7 月 15 日，期間將分配 100 萬 Aleo 積分作爲獎勵。節點生成的積分百分比將決定其獎勵份額，每個驗證者至少需賺取 100 代幣才能獲得獎勵。具體細則尚未敲定。

3. 初始供應和流通供應：初始供應量爲 15 億代幣，初始流通供應量約爲 10%（尚未最終確定）。這些代幣主要來自 Coinbase 任務（7500 萬），將在前六個月內分發，同時包括質押、運行驗證者和驗證節點的獎勵。

4. Testnet Beta 重置：這是最後一次網路重置，完成後將不會添加新功能，網路將與主網類似。重置是爲了添加 ARC-41 和新 puzzle 功能。

5. 代碼凍結：代碼凍結已於一周前完成。

6. 驗證節點擴展計劃：初始驗證節點數量爲 15 個，目標是在年內增加到 50 個，並最終達到 500 個。成爲委托者需要 1 萬代幣，成爲驗證者需要 1000 萬代幣，這些數額將隨着時間逐漸減少。

Synthesis Puzzle 算法解析

Aleo 近日更新了最新版本的 puzzle 算法，新算法不再着重於 zk proof 結果的生成，移除了 MSM 和 NTT 的計算，轉而專注於產生 proof 之前的中間數據 witness 的生成。以下是對最新算法的簡要介紹：

共識流程

1. Prover 計算 puzzle 構建出 solutions 並廣播到網路中。

2. Validator 聚合交易和 solution 爲下一個新區塊，保證 solution 數量不超出共識限制。

3. Solution 的合法性需要校驗其 epoch_hash 符合 validator 維護的 latest_epoch_hash，其計算出的proof_target 符合網路中 valiator 維護的latest_proof_target，同時該 block 中包含的 solution 數量小於共識限制。

4. 有效的 solution 可以獲得共識獎勵。

Synthesis Puzzle 核心機制

1. 每次 puzzle 計算稱爲 nonce，由接收挖礦獎勵的地址、epoch_hash 和隨機數 counter 構建。

2. 每個 epoch 中，網路所有 prover 需要計算的 EpochProgram 是相同的，由當前 epoch_hash 產生的隨機數從指令集中抽樣出來。

3. 使用 nonce 作爲隨機數種子生成 EpochProgram 的輸入。

4. 聚合 EpochProgram 對應的 R1CS 和 input，進行 witness 計算。

5. 計算出所有 witness 後，將其轉換爲 merkle tree 的葉子節點序列。

6. 計算 merkle root 並轉換爲 solution 的 proof_target，判斷是否滿足當前 epoch 的 latest_proof_target。

7. 同一個 epoch 中可通過迭代 counter 更新 EpochProgram 的輸入進行多次 solution 計算。

挖礦變化及影響

此次更新後，puzzle 由生成 proof 轉變爲生成 witness，每個 epoch 內的所有 solution 計算邏輯一致，但不同 epoch 計算邏輯有較大區別。新算法摒棄了之前的 MSM 和 NTT 計算，對 GPU 優化的效果減弱。由於生成 witness 的過程涉及執行一個隨 epoch 變化的 program，其中的指令存在部分串行執行的依賴關係，實現並行化具有一定挑戰。

這一變化可能會影響現有的挖礦策略和硬件優勢，使得挖礦參與者需要重新調整和適應新的算法要求。同時，這也可能爲新的參與者提供了更公平的競爭環境，有助於提高網路的去中心化程度。